PAS MATEMATIKA BLOG: Oktober 2022

Lanjutan 5 Contoh Soal Barisan dan Deret

$\begin{array}{ll}\\ 21.&\textrm{Jika jumlah}\: \: n\: \: \textrm{suku pertama suatu barisan}\\ &\textrm{adalah}\: \: S_{n}=n^{3}+2n\: ,\: \textrm{maka suku keempat}\\ &\textrm{adalah}\: ....\\ &\textrm{A}.\quad 33 \: \: \qquad\qquad\qquad\qquad\quad\: \, \, \textrm{D}.\quad 63\\ &\textrm{B}.\quad \color{red}39\qquad\qquad \color{black}\textrm{C}.\quad 49\qquad\quad \color{black}\textrm{E}.\quad 72\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui jumlah dari suatu barisan bilangan}\\ &\textrm{adalah}\: \: S_{n}=n^{3}+2n,\: \: \textrm{maka}\\ &\begin{aligned}U_{n}&=S_{n}-S_{n-1}\\ U_{4}&=\left ( 4^{3}+2(4) \right )-\left ( 3^{3}+2(3) \right )\\ &=(64+8)-(27+6)\\ &=72-33=\color{red}39 \end{aligned} \end{array}$

$\begin{array}{ll}\\ 22.&\textrm{Dari suatu deret diketahui}\, \: S_{n}=3n^{2}-15n\\ &U_{n}=0\: \: \textrm{saat}\: n=\: ....\\ &\textrm{A}.\quad 1 \: \: \qquad\qquad\qquad\qquad\quad \textrm{D}.\quad 4\\ &\textrm{B}.\quad 2\qquad\qquad \textrm{C}.\quad \color{red}3\qquad\quad \color{black}\textrm{E}.\quad 5\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Perhatikan hal yang diketahui di atas}\\ &\begin{aligned}U_{n}&=S_{n}-S_{n-1}\\ 0&=\left ( 3n^{2}-15n \right )-\left ( 3(n-1)^{2}-15(n-1) \right )\\ 0&=3\left ( n^{2}-(n-1)^{2} \right )+15(n-1-n)\\ 0&=3(2n-1)(1)+15(-1)\\ 0&=6n-3-15\\ 0&=6n-18\\ \color{red}3&=n \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 23.&\textrm{Diketahui sebuah deret}\: \: U_{n}=2an+b+4\\ &\textrm{dan}\: \: S_{n}=3bn^{2}+an\: ,\: \textrm{maka nilai}\: \: a\: \: \textrm{dan}\\ &b\: \: \: \textrm{adalah}\: ....\\ &\textrm{A}.\quad 12\: \: \textrm{dan}\: 4 \: \: \qquad\qquad\qquad\qquad \\ &\textrm{B}.\quad -12\: \textrm{dan}\: 4\quad \\ &\textrm{C}.\quad 12\: \: \textrm{dan}\: -4\quad\quad \\ &\textrm{D}.\quad \color{red}-12\: \: \textrm{dan}\: -4\\ &\textrm{E}.\quad -4\: \: \textrm{dan}\: -12\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\: \: U_{n}=2an+b+4\: \: \textrm{dan}\\ &S_{n}=3bn^{2}+an,\: \: \textrm{maka}\\ &\begin{aligned}&U_{n}=S_{n}-S_{n-1}\\ &U_{2}=S_{2}-S_{1}\\ &2a(2)+b+4=(3b.2^{2}+a.2)-(3b.1^{2}+a.1)\\ &\Leftrightarrow \: \: 4a+b+4=9b+a\\ &\Leftrightarrow \: \: 3a-8b=-4\: ........(1) \end{aligned}\\ &\textrm{Dan juga}\\ &\begin{aligned}&U_{1}=S_{1}\\ &\Leftrightarrow \: \: 2a(1)+b+4=3b.1^{2}+a.1\\ &\Leftrightarrow \: \: 2a+b+4=3b+a\\ &\Leftrightarrow \: \: a-2b=-4\\ &\Leftrightarrow \: \: 3a-6b=-12\: ........(2) \end{aligned}\\ &\begin{aligned}&\textrm{Persamaan (2) disubstitusikan ke (1)}\\ &3a-8b=-4\\ &\Leftrightarrow \: \: 3a-6b-2b=4\\ &\Leftrightarrow \: \: (-12)-2b=-4\\ &\Leftrightarrow \: \: -2b=-4+12=8\\ &\Leftrightarrow \: \: b=\color{red}-4\: ........(3)\\ &\textrm{Selanjutnya dikembalikan ke (1), maka}\\ &3a-8b=-4\\ &\Leftrightarrow \: \: 3a-8(-4)=-4\\ &\Leftrightarrow \: \: 3a+32=-4\\ &\Leftrightarrow \: \: 3a=-4-32=-36\\ &\Leftrightarrow \: \: a=\color{red}-12 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 24.&\textrm{Jumlah}\: \: n\: \: \textrm{suku pertam sebuah barisan}\\ &\textrm{adalah}\: \: S_{n}=\displaystyle \frac{1}{6}(4n^{3}-63n^{2}-n)\: ,\: \textrm{suku ke}-n\\ &\textrm{akan mempunyai nilai terkecil untuk}\: \: n=\: ....\\ &\textrm{A}.\quad 3 \: \: \qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{D}.\quad \color{red}6\\ &\textrm{B}.\quad 4\: \: \qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{E}.\quad 7\\ &\textrm{C}.\quad 5\quad\quad \\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Dengan menggunakan rumus}\\ &U_{n}=S_{n}-S_{n-1}\qquad \textrm{dengan}\: \: \: \: U_{1}=S_{1},\: \textrm{maka}\\ &\textrm{akan didapatkan nilai}\\ &U_{1}=-10,\: \: U_{2}=-27,\: \: U_{3}=-40,\: \: U_{4}=-49\\ &U_{5}=-54,\: \: U_{\color{red}6}=\color{red}-55\color{black},\: \: U_{7}=-52\\ &\textrm{Kesemuanya membentuk barisan aritmetika}\\ &\textrm{tingkat ke-2}.\: \textrm{Berikut ilustrasinya}\\ &\begin{aligned}&\underset{+4\qquad +4\qquad+4\qquad +4\qquad +4}{\underset{\underbrace{}\qquad\underbrace{}\quad\underbrace{}\quad\underbrace{}\qquad\underbrace{}}{\underset{-17\qquad -13\qquad -9\qquad -5\qquad -1\qquad +3}{\underset{\: \: \underbrace{}\: \quad\underbrace{}\: \qquad\underbrace{}\: \quad\underbrace{}\: \: \quad\underbrace{}\: \qquad\underbrace{}}{-10\quad -27\quad -40\quad -49\quad -54\quad -55\quad -52}}}} \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 25.&\textrm{Jika suku pertama dan kedua sebuah deret}\\ &\textrm{geometri masing-masing adalah}\: \: a^{-4}\: \: \textrm{dan}\: \: a^{x}\\ &\textrm{serta suku kedelapan ialah}\: \: a^{52},\: \: \textrm{maka nilai}\\ &x\: \: \textrm{adalah}\: ....\\ &\textrm{A}.\quad -32 \: \: \qquad\qquad\qquad\qquad\quad\: \, \textrm{D}.\quad 8\\ &\textrm{B}.\quad -16\qquad\qquad \color{black}\textrm{C}.\quad 12\qquad\quad \textrm{E}.\quad \color{red}4\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&U_{8}=ar^{7}=U_{1}r^{7}=a^{52}\\ &\Leftrightarrow \: \: U_{8}=a^{-4}r^{7}=a^{52}\\ &\Leftrightarrow \: \: r^{7}=\displaystyle \frac{a^{52}}{a^{-4}}=a^{52+4}=a^{56}\\ &\Leftrightarrow \: \: r=a^{.^{\frac{56}{7}}}=a^{8}\\ &\textrm{Maka nilai}\: \: x-\textrm{nya adalah}\\ &U_{2}=U_{1}r=a^{x}\\ &\Leftrightarrow \: \: (a^{-4})(a^{8})=a^{-4+8}=a^{x}\\ &\Leftrightarrow \: \: x=\color{red}4 \end{aligned} \end{array}$.

Lanjutan 4 Contoh Soal Barisan dan Deret

$\begin{array}{ll}\\ 16.&\textrm{Carilah semua barisan bilangan yang berupa }\\ &\textrm{barisan aritmetika dan sekaligus juga barisan }\\ &\textrm{geometri}\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Perhatikanlah bentuk barisan bilangan berikut}:\\ &\underset{\underset{\displaystyle a}{\updownarrow}}{\overset{\overset{\displaystyle a}{\updownarrow}}{U_{1}}},\underset{\underset{\displaystyle ar}{\updownarrow}}{\overset{\overset{\displaystyle (a+b)}{\updownarrow}}{U_{2}}},\underset{\underset{\displaystyle ar^{2}}{\updownarrow}}{\overset{\overset{\displaystyle (a+2b)}{\updownarrow}}{U_{3}}},\underset{\underset{\displaystyle ar^{3}}{\updownarrow}}{\overset{\overset{\displaystyle (a+3b)}{\updownarrow}}{U_{4}}},\underset{\underset{\displaystyle ar^{4}}{\updownarrow}}{\overset{\overset{\displaystyle (a+4b)}{\updownarrow}}{U_{5}}},\quad \cdots\quad ,\underset{\underset{\displaystyle ar^{n-1}}{\updownarrow}}{\overset{\overset{\displaystyle (a+(n-1)b)}{\updownarrow}}{U_{n}}} \end{aligned}\\ &\begin{aligned}&\textrm{Misalkan}\\ &\textrm{Pada BA berlaku}\: \: 2U_{2}=U_{1}+U_{3}\\ &\textrm{yaitu}\begin{cases} 2(a+b)=a+(a+2b),&\textrm{atau}\\ 2(ar)=a+(ar^{2}) \end{cases}\\ &2ar=a+ar^{2},\quad \textrm{dibagi a masing-masing ruas}\\ &r^{2}-2r+1=0\\ &(r^{2}-2r+1)=0\\ &(r-1)^{2}=0\\ &r=1\\ &\textrm{Sehingga barisannya akan menjadi}\\ &a,a,a,a,\cdots \\ &\textrm{Pada BG juga berlaku}\: \: U_{2}^{2}=U_{1}\times U_{3}\\ &\textrm{yaitu}\begin{cases} (a+b)^{2}=a\times (a+2b),&\textrm{atau}\\ (ar)^{2}=a\times (ar^{2}) \end{cases}\\ &\textrm{ambil saja}\\ &(a+b)^{2}=a\times (a+2b)\\ &a^{2}+2ab+b^{2}=a^{2}+2ab\\ &b^{2}=0\\ &b=0\\ &\textrm{dan barisannya juga sama, yaitu}\\ &a,a,a,a,\cdots \\ &\textrm{Jadi, semua bilangan memenuhi}\: \: a\neq 0\\ &\textrm{saat}\: \: r=1\: \: atau\: \: b=0 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 17.&\textrm{Pada waktu yang sama Anton mulai }\\ &\textrm{menabung Rp}10.000.000,00\: \: \textrm{dan Budi }\\ &\textrm{menabung}\: \: \textrm{Rp}8.000.000,00.\: \textrm{Selanjutnya}\\ &\textrm{Anton menabung Rp}100.000,00\: \: \textrm{tiap}\\ &\textrm{bulan dan Budi menabung Rp}150.000,00\\ &\textrm{Setelah berapa bulan tabungan keduanya}\\ &\textrm{tepat sama}\: ....\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Soal di atas adalah aplikasi dari deret}\\ &\textrm{aritmetika}\\ &\bullet \quad \textrm{barisan pertama}\\ &\qquad u_{1}=a=10.000.000,\: \: b=100.000\\ &\bullet \quad \textrm{barisan kedua}\\ &\qquad u_{1}=a=8.000.000,\: \: b=150.000\\ &\color{blue}\textrm{Selanjutnya adalah}\\ &u_{1}+(n-1)b=u_{1}^{'}+(n-1)b'\\ &\Leftrightarrow 10.000.000+(n-1)\times 100.000\\ &\quad =8.000.000+(n-1)\times 150.000\\ &\Leftrightarrow (100.000-150.000)\times (n-1)\\ &\quad =8.000.000-10.000.000\\ &\Leftrightarrow -50.000(n-1)=-2.000.000\\ &\Leftrightarrow (n-1)=\displaystyle \frac{-2.000.000}{-50.000}=40\\ &n=40+1=\color{red}41 \end{aligned}\\ &\textrm{Jadi, tabungan keduanya akan sama setelah}\\ &\color{red}\textrm{40 bulan} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 18.&\textrm{Tentukan jumlah semua bilangan asli}\\ &\textrm{antara 1 dan 150 yang habis dibagi 4}\\ &\textrm{tetapi tidak habis dibagi 7}?\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Soal di atas adalah aplikasi dari deret}\\ &\textrm{aritmetika}\\ &\bullet \quad \textrm{barisan pertama adalah bilangan asli}\\ &\qquad \textrm{yang habis dibagi 4}\\ &\qquad u_{1}=a=4,\: \: b=4,\: \: U_{n}=148\\ &\qquad U_{n}=a+(n-1)b=4+(n-1)4=148\\ &\qquad \textrm{didapatkan nilai}\: \: n=37\\ &\qquad S_{n}=\displaystyle \frac{n}{2}\left ( a+u_{n} \right )=\frac{37}{2}(4+148)=\color{red}2812\\ &\bullet \quad \textrm{barisan kedua adalah bilangan asli}\\ &\qquad \textrm{yang habis dibagi}=4\times 7=28\\ &\qquad u_{1}=a=28,\: \: b=28,\: \: U_{n}=140\\ &\qquad \textrm{didapatkan nilai}\: \: n=5\\ &\qquad S_{n}=\displaystyle \frac{n}{2}\left ( a+u_{n} \right )=\frac{5}{2}(28+140)=\color{red}420\\ \end{aligned}\\ &\textrm{Jadi, jumlah bilangan yang dimaksud}\\ &\textrm{adalah}\: \: \color{red}\textrm{2812}-420=2392 \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 19.&\textrm{Sebuah tali dibagi menjadi 6 bagian}\\ &\textrm{dengan panjang membentuk suatu}\\ &\textrm{barisan geometri. Jika panjang tali}\\ &\textrm{terpendek adalah 3 cm dan yang}\\ &\textrm{terpanjang 96 cm, berapakah panjang}\\ &\textrm{tali sebelum terpotong}?\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Misalkan panjang tali yang dimaksud}\\ &a,\: ar,\: ar^{2},\: ar^{3},\: ar^{4},\: ar^{5}\\ &\textrm{Dan diketahui juga bahwa}\\ &\begin{cases} a & =\textrm{3 cm} \\ ar^{5} & =\textrm{96 cm} \end{cases}\\ &\textrm{maka}\\ &\begin{aligned}ar^{5}&=96\\ \Leftrightarrow &\: \: 3.r^{5}=96\\ \Leftrightarrow &\: \: r^{5}=32\\ \Leftrightarrow &\: \: r^{5}=2^{5}\\ \Leftrightarrow &\: \: r=2\\ \color{blue}S_{n}&=\displaystyle \frac{a\left ( r^{n}-1 \right )}{r-1},\: \: r\geq 1\\ &=\displaystyle \frac{3\left (2^{6}-1 \right )}{2-1}=3\times \left ( 64-1 \right )\\ &=3\times 63=\color{red}189\: \textrm{cm} \end{aligned} \end{aligned}\\ &\textrm{Jadi, panjang talinya sebelum dipotong}\\ &\textrm{adalah}\: \: \color{red}\textrm{189 cm} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 20.&\textrm{Jumlah penduduk suatu kota setiap }\\ &\textrm{10 tahun menjadi dua kali lipat}.\\ &\textrm{Jika menurut perhitungan pada tahun}\\ &\textrm{2030 nanti akan mencapai 3,2 juta jiwa}\\ &\textrm{berapakah jumlah penduduk kota tersebut}\\ &\textrm{pada tahun 1980}?\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Dari soal diketahui bahwa}\\ &\underset{a}{\begin{matrix} 1980\\ \downarrow \end{matrix}},\: \underset{ar}{\begin{matrix} 1990\\ \downarrow \end{matrix}},\: \underset{ar^{2}}{\begin{matrix} 2000\\ \downarrow \end{matrix}},\: \underset{ar^{3}}{\begin{matrix} 2010\\ \downarrow \end{matrix}},\: \underset{ar^{4}}{\begin{matrix} 2020\\ \downarrow \end{matrix}},\: \underset{ar^{5}}{\begin{matrix} 2030\\ \downarrow \end{matrix}}\\ &\quad \color{red}?\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad 3,2\: \textrm{juta}\\ &\textrm{dengan}\\ &\begin{cases} r &=2 \\ n & =6 \end{cases}\\ &\textrm{maka}\\ &\begin{aligned}\: U_{6}=ar^{5}&=3.200.000&\\ a.2^{5}&=3.200.000\\ a.32&=3.200.000\\ a&=\displaystyle \frac{3.200.000}{32}\\ &=\color{red}100.000 \end{aligned} \end{aligned}\\ &\textrm{Jadi, jumlah penduduk pada tahun 1980}\\ &\textrm{sejumlah}\: \: \color{red}\textrm{100.000 jiwa} \end{array}$.

DAFTAR PUSTAKA

Kuntarti,Sulistiyono, Kurnianingsih, S. 2007. Matematika SMA dan MA untuk Kelas XII Semester 2 Program IPA Standar Isi 2006. Jakarta: ESIS.
Mauludin, U. 2005. Matematika Program Ilmu Sosial dan Bahasa untuk SMA dan MA Kelas XII. Bandung: SARANA PANCA KARYA NUSA.

Lanjutan 3 Contoh Soal Barisan dan Deret

$\begin{array}{ll}\\ 11.&(\textbf{UN 2014})\\ &\textrm{Diketahui seutas kawat dipotong menjadi 5 }\\ &\textrm{bagian dan hasil potongannya membentuk }\\ &\textrm{deret geometri. Jika panjang kawat terpendek}\\ &\textrm{16 cm dan terpanjang 81 cm, maka panjang }\\ &\textrm{kawat semula adalah}\: ....\:\textrm{cm}\\ &\textrm{A}.\quad 121 \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad\: \: \textrm{D}.\quad \color{red}211\\ &\textrm{B}.\quad 130\qquad\qquad \textrm{C}.\quad 133\qquad\qquad \textrm{E}.\quad 242\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{Diketahui}&\: \begin{cases} a & =U_{1}=16 \\ U_{n} & =a.r^{n-1} \\ S_{n} & =\displaystyle \frac{a(r^{n}-1)}{r-1} \end{cases} \end{aligned}\\ &\begin{aligned}\displaystyle \frac{U_{5}}{U_{1}}=\frac{ar^{4}}{a}&=\displaystyle \frac{81}{16}\\ r^{4}&=\displaystyle \frac{3^{4}}{2^{4}}\\ r&=\displaystyle \frac{3}{2},\qquad \left (r>1 \right )\\ \textrm{Sehingga},\: &\\ S_{5}&=\displaystyle \frac{16\left ( \left ( \displaystyle \frac{3}{2} \right )^{5}-1 \right )}{\displaystyle \frac{3}{2}-1}\\ &=\displaystyle \frac{16\left ( \frac{3^{5}-2^{5}}{2^{5}} \right )}{\displaystyle \frac{1}{2}}\\ &=\displaystyle 32\left ( \frac{243-32}{32} \right )\\ &=\color{red}211 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 12.&(\textbf{UMPTN 2001})\\ &\textrm{Diketahui sepotong kawat dengan panjang }\\ &\textrm{124 cm akan dipotong menjadi 5 bagian }\\ &\textrm{dan hasil potongan kawatnya membentuk }\\ &\textrm{barisan geometri. Jika pajang potongan }\\ &\textrm{kawat yang terpendek adalah 4 cm, maka}\\ &\textrm{potongan kawat yang terpanjang adalah}\: ....\:\textrm{cm}\\ &\textrm{A}.\quad 60 \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad \textrm{D}.\quad 72\\ &\textrm{B}.\quad \color{red}64\qquad\qquad \color{black}\textrm{C}.\quad 68\qquad\qquad \textrm{E}.\quad 76\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Perhatikan hal yang diketahui di atas}\\ &\begin{aligned}S_{5}&=U_{1}+U_{2}+U_{3}+U_{4}+U_{5}\\ S_{5}&=a+ar+ar^{2}+ar^{3}+ar^{4}\\ 124&=4+4r+4r^{2}+4r^{3}+4r^{4}\\ 31&=1+r+r^{2}+r^{3}+r^{4}\\ 30&=r+r^{2}+r^{3}+r^{4}\\ &\: \quad r^{4}+r^{3}+r^{2}+r-30=0 \end{aligned} \\ &\begin{aligned}&\textrm{Perhatikanlah bahwa pada polinom}\: \\ &r^{4}+r^{3}+r^{2}+r-30=0\\ &\textrm{faktor prima dari 30 adalah 2, 3, dan 5.}\\ &\textrm{Dan faktor yang memenuhi adalah r = 2}\\ &\textrm{Sehingga},\: U_{5}\: \: \textrm{sebagai potongan kawat terpanjang;}\\ &U_{5}=ar^{4}=4.2^{4}=4.16=\color{red}64 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 13.&(\textbf{UMPTN 2001})\\ &\textrm{Diketahui rasio sebuah deret geometri tak hingga }\\ &\textrm{adalah}\: \: ^{3}\log (2x-1).\: \: \textrm{Jika deret tersebut memiliki }\\ &\textrm{jumlah (konvergen), maka nilai}\: \: x\: \: \textrm{yang memenuhi }\\ &\textrm{adalah}\: ....\:.\\ &\textrm{A}.\quad \displaystyle \frac{1}{2}<x<\frac{2}{3} \\\\ &\textrm{B}.\quad \displaystyle \frac{1}{2}<x<2\\\\ &\color{red}\textrm{C}.\quad \displaystyle \frac{2}{3}<x<2\\\\ &\textrm{D}.\quad \displaystyle \frac{2}{3}\leq x\leq 2\\\\ &\textrm{E}.\quad \displaystyle \frac{1}{2}\leq x\leq \frac{3}{2}\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Syarat}\: \textbf{konvergen adalah}\: \: \color{blue}\left | r \right |< 1\\ &\textrm{atau}\: :\: \, \: \: -1< r< 1\\ &\textrm{maka}\\ &-1< ^{3}\log (2x-1)< 1\\ &\Leftrightarrow \: (-1).\: \left (^{3}\log 3 \right )< \: ^{3}\log (2x-1)< 1.\left ( ^{3}\log 3 \right )\\ &\Leftrightarrow \: ^{3}\log 3^{-1}< \: ^{3}\log (2x-1)< \: ^{3}\log 3^{1}\\ &\Leftrightarrow \: 3^{-1}< (2x-1)<3\\ &\Leftrightarrow \: \displaystyle \frac{1}{3}<2x-1<3\\ &\Leftrightarrow \: \displaystyle \frac{1}{3}+1<2x-1+1<3+1\\ &\Leftrightarrow \: \displaystyle \frac{4}{3}<2x<4\\ &\Leftrightarrow \: \color{red}\displaystyle \frac{2}{3}<x<2 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 14.&(\textbf{UN 2010})\\ &\textrm{Tiga buah bilangan membentuk barisan aritmetika }\\ &\textrm{dengan beda 3. Jika suku kedua dikurangi 1, maka }\\ &\textrm{terbentuklah deret geometri dengan jumlah 14.}\\ &\textrm{Rasio barisan tersebut adalah ... .}\\ &\textrm{A}.\quad 4 \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad\: \: \textrm{D}.\quad \displaystyle -\frac{1}{2}\\ &\textrm{B}.\quad \color{red}2\qquad\qquad \color{black}\textrm{C}.\quad \displaystyle \frac{1}{2}\qquad\qquad\: \: \: \, \textrm{E}.\quad -2\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\textrm{Barisan Aritmetika (BA)}\: \begin{cases} U_{1} & =a \\ U_{2} & =a+3 \\ U_{3} & =a+6 \end{cases}\\ &\textrm{Barisan Geometri (BG)}\: \begin{cases} U_{1} & =a \\ U_{2} & =a+3-1=a+2 \\ U_{3} & =a+6 \end{cases}\\ \end{aligned}\\ &\begin{aligned}&\textrm{dan untuk deret geometri (DG)}\\ &U_{1}+U_{2}+U_{3}=14\\ &a+(a+2)+(a+6)=14\\ &3a+8=14\\ &3a=6\\ &a=2\\ &\textrm{sehingga},\\ &r=\displaystyle \frac{U_{2}}{U_{1}}=\frac{a+2}{a}=\frac{4}{2}=\color{red}2 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 15.&(\textbf{UN 2009})\\ &\textrm{Jumlah tiga bilangan barisan aritmetika adalah}\\ &\textrm{45. Jika suku kedua dikurangi 1 dan suku ketiga}\\ &\textrm{ditambah 5, maka barisan tersebut menjadi }\\ &\textrm{barisan geometri. Rasio barisan geometri tersebut}\\ &\textrm{adalah}\: ...\: .\\ &\textrm{A}.\quad \displaystyle \frac{1}{2}\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad\: \textrm{D}.\quad 2\\\\ &\textrm{B}.\quad \displaystyle \frac{3}{4}\qquad\qquad \textrm{C}.\quad 1\displaystyle \frac{1}{2}\qquad\qquad \textrm{E}.\quad 3\\\\ &\textbf{Jawab}:\textbf{Ada 2 pilihan, yaitu A dan D}\\ &\begin{aligned}&\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\begin{cases} U_{1}+U_{2}+U_{3} =45 \qquad (DA)\\ \Leftrightarrow \: \: \color{blue}a+(a+b)+(a+2b)=45 \\ \Leftrightarrow a+b=15\quad \Rightarrow a=15-b\\ U_{1},\left (U_{2}-1 \right ),\left (U_{3}+5 \right ) \qquad (BG)\\ \Rightarrow \: \: \color{blue}a,(a+b-1),(a+2b+5)\\ \Rightarrow a,(14),(20+b) \end{cases}\end{aligned}\\ &\begin{aligned}&\textrm{Pada BG berlaku}\\ &14^{2}=a.(20+b)\\ &196=(15-b)(20+b)\\ &196=300-5b-b^{2}\\ &b^{2}+5b-104=0\\ &(b+13)(b-8)=0\\ &b=-13\: \: \textrm{atau}\: \: b=8\\ &\textrm{untuk}\: \: b=-13\: \Rightarrow \: a=15-(-13)=\color{blue}28\\ &\qquad\qquad\begin{cases} BA_{1}: & 28,15,2 \\ BG_{1}: & 28,14,7 \end{cases}\\ &\textrm{untuk}\: \: b=8\: \Rightarrow \: a=15-(8)=\color{blue}7\\ &\qquad\qquad\begin{cases} BA_{2}: & 7,15,23 \\ BG_{2}: & 7,14,28 \end{cases}\\ &\textrm{Jadi, rasio dari barisan geometrianya ada 2 yaitu}:\\ &r_{1}=\color{red}\displaystyle \frac{1}{2},\: \: \textrm{dan}\: \: r_{2}=2 \end{aligned} \end{array}$.

Lanjutan 2 Contoh Soal Barisan dan Deret

$\begin{array}{ll}\\ 6.&(\textbf{EBTANAS 2000})\\ &\textrm{Diketahui}\: \: \displaystyle \sum_{k=5}^{25}(2-pk)=0, \textrm{maka nilai}\\ &\sum_{k=5}^{25}pk= ... .\\ &\textrm{A}.\quad 20\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad \textrm{D}.\quad \color{red}42\\ &\textrm{B}.\quad 28\qquad\qquad \textrm{C}.\quad 30\qquad\qquad \textrm{E}.\quad 112\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\displaystyle \sum_{k=5}^{25}(2-pk)=\displaystyle \sum_{k=5}^{25}2-\sum_{k=5}^{25}pk&=0\\ \displaystyle \sum_{k=5-4}^{25-4}2-\sum_{k=5}^{25}pk&=0\\ \displaystyle \sum_{k=5}^{25}pk&=\displaystyle \sum_{k=1}^{21}2\\ &=21.2\\ &=\color{red}42 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 7.&(\textbf{EBTANAS 2000})\\ &\textrm{Nilai dari}\: \: \displaystyle \sum_{k=1}^{7}\left ( \displaystyle \frac{1}{2} \right )^{k+1}=... .\\ &\textrm{A}.\quad \displaystyle \frac{127}{1024}\qquad\qquad\qquad\qquad\quad \textrm{D}.\quad \displaystyle \frac{127}{128}\\\\ &\textrm{B}.\quad \color{red}\displaystyle \frac{127}{256}\qquad \color{black}\textrm{C}.\quad \displaystyle \frac{255}{512}\qquad\qquad \textrm{E}.\quad \displaystyle \frac{255}{256}\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}&\displaystyle \sum_{k=1}^{7}\left ( \displaystyle \frac{1}{2} \right )^{k+1}\\ &=\left ( \displaystyle \frac{1}{2} \right )^{2}+\left ( \frac{1}{2} \right )^{3}+\left ( \frac{1}{2} \right )^{4}+\left ( \frac{1}{2} \right )^{5}+\left ( \frac{1}{2} \right )^{6}+\left ( \frac{1}{2} \right )^{7} +\left ( \displaystyle \frac{1}{2} \right )^{8}\\ &=\displaystyle \frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\frac{1}{16}+\frac{1}{32}+\frac{1}{64}+\frac{1}{128}+\frac{1}{256}\\ &=\displaystyle \frac{64+32+16+8+4+2+1}{256}\\ &=\color{red}\displaystyle \frac{127}{256} \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 8.&(\textbf{UN 2013})\\ &\textrm{Diketahui suatu barisan aritmetika dengan suku }\\ &\textrm{ketiga adalah 4 dan suku ketujuhnya adalah 16}.\\ &\textrm{Jumlah 10 suku pertama dari deret tersebut }\\ &\textrm{adalah}\: ...\: .\\ &\textrm{A}.\quad \color{red}115\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad\, \, \, \color{black}\textrm{D}.\quad 135\\ &\textrm{B}.\quad 125\qquad\qquad \textrm{C}.\quad 130\qquad\qquad \textrm{E}.\quad \displaystyle 140\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Dari soal diketahui bahwa}\\ &\begin{aligned}U_{3}=a+2b&=4\\ U_{7}=a+6b&=16\quad _{-}\\ ------&--\\ -4b&=-12\\ b&=3\\ \textrm{Sehingga}&\: \textrm{didapatkan}\\ \textrm{nilai}\: \: a=&4-2b\\ =&4-2.3\\ =&-2 \end{aligned}\\ &\begin{aligned}\textrm{Maka}&\: \textrm{jumlah 10 suku pertama deret tersebut adalah}\\ S_{n}&=\displaystyle \frac{n}{2}\left ( 2a+(n-1)b \right )\\ S_{10}&=\displaystyle \frac{10}{2}\left ( 2.(-2)+(10-1).3 \right )\\ &=5\left ( -4+27 \right )\\ &=5(23)\\ &=\color{red}115\end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 9.&(\textbf{UN 2014})\\ &\textrm{Diketahui tempat duduk gedung pertunjukan}\\ &\textrm{film diatur mulai dari baris depan ke belakang }\\ &\textrm{dengan banyak banyak baris dibelakang lebih }\\ &\textrm{4 kursi dari baris di depannya. Jika dalam }\\ &\textrm{gedung pertunjukan terdapat 15 baris kursi dan}\\ &\textrm{baris terdepan ada 20 kursi, maka kapasitas }\\ &\textrm{gedung pertunjukan tersebut adalah}\: ...\: .\: \textrm{kursi}\\ &\textrm{A}.\quad 1200\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad \textrm{D}.\quad 600\\ &\textrm{B}.\quad 800\qquad\qquad \textrm{C}.\quad \color{red}720\qquad\qquad \color{black}\textrm{E}.\quad 300\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\begin{aligned}\textrm{Diketahui}&\:\begin{cases} a &=U_{1}=20 \\ b & =4 \\ n & =15 \\ S_{n} & =\displaystyle \frac{n}{2}\left ( 2a+(n-1)b \right ) \end{cases} \end{aligned}\\ &\begin{aligned}S_{n}&=\displaystyle \frac{n}{2}\left ( 2a+(n-1)b \right )\\ &=\displaystyle \frac{15}{2}\left ( 2(20)+(15-1).4 \right )\\ &=15(20+28)\\ &=15(48)\\ &=\color{red}750 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 10.&(\textbf{UN 2015})\\ &\textrm{Diketahui suatu barisan aritmetika dengan suku}\\ &\textrm{ke-3 adalah 2 dan suku ke-8 adalah -13. Jumlah}\\ &\textrm{20 suku pertama dari deret tersebut adalah}\: ...\: .\\ &\textrm{A}.\quad -580\qquad\qquad\qquad\qquad\quad\quad\: \: \: \textrm{D}.\quad \color{red}-410\\ &\textrm{B}.\quad -490\qquad \textrm{C}.\quad -440\qquad\qquad \textrm{E}.\quad -380\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Dari soal di atas diketahui bahwa}\\ &\begin{aligned}U_{3}=a+2b&=2\\ U_{8}=a+7b&=-13\quad _{-}\\ ------&---\\ -5b&=15\\ b&=-3\\ \textrm{Sehingga}&\: \textrm{didapatkan}\\ \textrm{nilai}\: \: a=&2-2b\\ =&2-2.(-3)\\ =&8 \end{aligned}\\ &\begin{aligned}\textrm{Maka}&\: \textrm{jumlah 20 suku pertama deret tersebut adalah}\\ S_{n}&=\displaystyle \frac{n}{2}\left ( 2a+(n-1)b \right )\\ S_{20}&=\displaystyle \frac{20}{2}\left ( 2.(8)+(20-1).(-3) \right )\\ &=10\left ( 16-57 \right )\\ &=10(-41)\\ &=\color{red}-410 \end{aligned} \end{array}$.

Contoh Soal Barisan dan Deret

$\begin{array}{ll}\\ 1.&(\textbf{EBTANAS 1999})\\ &\textrm{Diketahui jumlah n suku pertama deret}\\ &\textrm{aritmetika dinyatakan sebagai}\: \: S_{n}=n^{2}+2n\\ &\textrm{Beda dari deret tersebut adalah}\: ....\\ &\textrm{a}.\quad 3\: \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{d}.\quad -2\\ &\textrm{b}.\quad \color{red}2\qquad\qquad \color{black}\textrm{c}.\quad 1\qquad\qquad \textrm{e}.\quad -3\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\: \: S_{n}=n^{2}+2n,\\ &\textrm{dengan}\: \begin{cases} S_{1} & =U_{1}=a \\ S_{2} & =U_{1}+U_{2} \\ S_{3} & =U_{1}+U_{2}+U_{3} \\ &\vdots \\ S_{n} & =U_{1}+U_{2}+U_{3}+\cdots +U_{n} \end{cases}\\ &\begin{aligned}\textrm{Beda}=b&=U_{2}-U_{1}\\ &=(S_{2}-S_{1})-S_{1}\\ &=S_{2}-2S_{1}\\ &=\left ( 2^{2}+2.(2) \right )-2\left ( 1^{2}+2.(1) \right )\\ &=\left ( 4+4 \right )-2\left ( 1+2 \right )=8-6\\ &=\color{red}2\end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 2.&(\textbf{UMPTN 1994})\\ &\textrm{Diketahui jumlah n suku pertama suatu}\\ & \textrm{deret dinyatakan sebagai}\: \: S_{n}=12n-n^{2}.\\ &\textrm{Suku kelima dari deret tersebut adalah}\: ....\\ &\textrm{a}.\quad -1\: \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{d}.\quad \color{red}3\\ &\textrm{b}.\quad 1\qquad\qquad \textrm{c}.\quad -3\qquad\qquad \textrm{e}.\quad 0\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\: \: S_{n}=12n-n^{2}\\ &\begin{aligned}U_{5}&=S_{5}-S_{4}\\ &=\left ( 12.(5)-(5)^{2} \right )-\left ( 12.(4)-(4)^{2} \right )\\ &=\left ( 60-25 \right )-\left ( 48-16 \right )\\ &=\color{red}3\end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 3.&(\textbf{EBTANAS 2000})\\ &\textrm{Diketahui suku tengah suatu deret }\\ &\textrm{aritmetika adalah 32. Jika jumlah n}\\ &\textrm{suku pertama deret itu adalah 672, }\\ &\textrm{maka banyak suku deret itu adalah}\: ....\\ &\textrm{a}.\quad 17\: \: \: \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{d}.\quad 23\\ &\textrm{b}.\quad 19\qquad\qquad \textrm{c}.\quad \color{red}21\qquad\qquad \color{black}\textrm{e}.\quad 25\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui}\\ &\textrm{Suku tengah}=U_{t}=\displaystyle \frac{U_{1}+U_{n}}{2}=32\: \: \textrm{dan}\\ &\begin{aligned}S_{n}&=\displaystyle \frac{n}{2}\left ( U_{1}+U_{n} \right )\\ &=672\\ n\left ( \displaystyle \frac{U_{1}+U_{2}}{2} \right )&=672\\ 32n&=672\\ n&=\color{red}21 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 4.&(\textbf{UMPTN 1997})\\ &\textrm{Diketahui}\: \: U_{n}\: \: \textrm{adalah suku ke - n }\\ &\textrm{deret aritmetika dengan}\\ &U_{1}+U_{2}+U_{3}=-9\: \: \textrm{dan}\: \: U_{3}+U_{4}+U_{5}=15\\ & \textrm{Maka jumlah lima suku pertama}\\ &\textrm{deret aritmetika tersebut adalah}\: ....\\ &\textrm{a}.\quad 4\: \qquad\qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{d}.\quad 15\\ &\textrm{b}.\quad \color{red}5\qquad\qquad \color{black}\textrm{c}.\quad 6\qquad\qquad \textrm{e}.\quad 24\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\begin{aligned}&U_{1}+U_{2}+U_{3}=-9,\\ &\Rightarrow a+(a+b)+(a+2b)=3a+3b=-9\\ &U_{3}+U_{4}+U_{5}=15,\\ & \Rightarrow \: \: \qquad(a+2b)+(a+3b)+(a+4b)=3a+9b=15\quad _{-}\\ & -----------------\\ &\, \, -6b=-24\Rightarrow b=4\\ &\, a=-7\\ &\textrm{Maka}\\ &\begin{aligned} S_{5}&=\displaystyle \frac{5}{2}\left ( U_{1}+U_{5} \right )\\ &=\displaystyle \frac{5}{2}\left ( a+a+(5-1)b \right )\\ &=\displaystyle \frac{5}{2}\left ( -7-7+4.4 \right )\\ &=\displaystyle \frac{5}{2}(2)\\ &=\color{red}5\end{aligned} \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 5.&(\textbf{EBTANAS 1999})\\ &\textrm{Nilai dari}\: \: \displaystyle \sum_{k=1}^{100}5k-\sum_{k=1}^{100}(2k-1)\: \: \textrm{adalah}\: ....\\ &\textrm{a}.\quad 30.900\: \: \: \: \: \: \quad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad \textrm{d}.\quad 15.450\\ &\textrm{b}.\quad 30.500\qquad\qquad \textrm{c}.\quad 16.250\qquad\qquad \textrm{e}.\quad \color{red}15.250\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahi}\\ &\begin{aligned}\displaystyle \sum_{k=1}^{100}5k-\sum_{k=1}^{100}(2k-1)&=\sum_{k=1}^{100}(5k-2k+1)\\ &=\displaystyle \sum_{k=1}^{100}(3k+1)\\ &=3\displaystyle \sum_{k=1}^{100}k+1.100\\ &=3\left ( \displaystyle \frac{100}{2}(1+100) \right )+100\\ &=3.(5.050)+100\\ &=15.150+100\\ &=\color{red}15.250\end{aligned} \end{array}$.

Lanjutan Materi Barisan dan Deret

E. Barisan Geometri

Perhatikan susunan bilangan-bilangan berikut

$\begin{aligned}1,\displaystyle \frac{1}{2},\: \frac{1}{4},\: \frac{1}{8},\: \frac{1}{16},\: \cdots \end{aligned}$.

dengan rincian

$\begin{aligned}\underset{\begin{matrix}\downarrow\\ u_{1} \end{matrix}}{1},\underset{\begin{matrix}\downarrow\\ u_{2} \end{matrix}}{\displaystyle \frac{1}{2}},\: \underset{\begin{matrix}\downarrow\\ u_{3} \end{matrix}}{\displaystyle \frac{1}{4}},\: \underset{\begin{matrix}\downarrow\\ u_{4} \end{matrix}}{\displaystyle \frac{1}{8}},\: \underset{\begin{matrix}\downarrow\\ u_{5} \end{matrix}}{\displaystyle \frac{1}{16}},\: \cdots \end{aligned}$.

Dari pola di atas kita dapat tuliskan menjadi

$\begin{aligned}1,\displaystyle \frac{1}{2},\: \frac{1}{2}\times \frac{1}{2},\: \frac{1}{2}\times \frac{1}{4},\: \frac{1}{2}\times \frac{1}{8},\: \cdots \end{aligned}$.

Dari pola yang tersusun di atas terdapat hal yang menarik yaitu:

$\begin{aligned}&\displaystyle \frac{u_{2}}{u_{1}}=\frac{u_{3}}{u_{2}}=\frac{u_{4}}{u_{3}}=\cdots =\frac{u_{n}}{u_{n-1}}=\color{red}\frac{1}{2} \end{aligned}$.

Selanjutnya perhatikan

$\begin{aligned}&u_{1}=a=1\\ &u_{2}=u_{1}\times \displaystyle \frac{1}{2}=1\times \displaystyle \frac{1}{2}\: \Leftrightarrow \: u_{2}=a.r\\ &u_{3}=u_{2}\times \displaystyle \frac{1}{2}=1\times \displaystyle \frac{1}{2}\times \displaystyle \frac{1}{2}=1\times \displaystyle \frac{1}{4}\: \Leftrightarrow \: u_{3}=a.r^{2}\\ &u_{4}=u_{3}\times\displaystyle \frac{1}{2}=1\times \displaystyle \frac{1}{2}\times \displaystyle \frac{1}{2}\times \displaystyle \frac{1}{2}=1\times \displaystyle \frac{1}{8}\: \Leftrightarrow \: u_{4}=a.r^{3} \\ &...=...\\ &u_{n}=a.r^{n-1} \end{aligned}$.

Selanjutnya pembanding yang selalu tetap dinamakan rasio atau disingkat dengan huruf $r$.

F. Deret Geometri

Perhatikan bahwa pada barisan suku-suku barisan geometri jika dijumlahkan akn terbentuk deret geometri atau deret ukur

Misalkan

$S_{n}=a+ar+ar^{2}+ar^{3}+ar^{4}+\cdots +ar^{n-1}$.

Untuk mencari besar $S_{n}$ adalah dengan mensiasatinya yaitu mengalikan $r$ ke $S_{n}$ sehingga menjadi bentuk

$rS_{n}=ar+ar^{2}+ar^{3}+ar^{4}+ar^{5}+\cdots +ar^{n}$.

Selanjutnya kita kondisikan sebagai berikut

$\begin{aligned}&\color{red}S_{n}-rS_{n}\\ &=\left ( a+ar+ar^{2}+ar^{3}+ar^{4}+...+ar^{n-2}+ar^{n-1} \right )\\ &\quad-\left ( ar+ar^{2}+ar^{3}+ar^{4}+ar^{5}+...+ar^{n-1}+ar^{n} \right )\\ &\color{red}\left ( 1-r \right )S_{n}\color{black}=a-ar^{n}=a\left ( 1-r^{n} \right )\\ &\color{red}S_{n}\color{black}=\frac{a\left ( 1-r^{n} \right )}{1-r} \end{aligned}$.

Sebagai rangkuman dari materi barisan dan deret geometri ini, perhatikan tabel berikut

$\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline \textrm{No}&\textrm{Barisan Geometri}&\textrm{Deret Geometri (Ukur)}&\textrm{Syarat}\\\hline 1&\begin{aligned}&U_{1},U_{2},U_{3},U_{4},...\\ &\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &U_{1},U_{2},U_{3},\cdots \\ &\textrm{disebut suku-suku}\\ &\textrm{dan}\: \: U_{1}=a=\\ &\textrm{suku pertama} \end{aligned}&\begin{aligned}&U_{1}+U_{2}+U_{3}+U_{4}+...\\ &\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &U_{1},U_{2},U_{3},\cdots \\ &\textrm{disebut suku-suku}\\ &\textrm{dan}\: \: U_{1}=a=\\ &\textrm{suku pertama} \end{aligned} &\begin{aligned}\textrm{Rasio}=r&=\displaystyle \frac{U_{2}}{U_{1}}\\ &=\displaystyle \frac{U_{3}}{U_{2}}\\ &=\displaystyle \frac{U_{4}}{U_{3}}\\ &=\cdots \\ &=\displaystyle \frac{U_{n}}{U_{(n-1)}} \end{aligned}\\\hline 2&U_{n}=a.r^{(n-1)}&U_{n}=a.r^{(n-1)}&\begin{aligned}U_{t}&=\displaystyle \sqrt{a.U_{n}}\\ &=\textrm{Suku tengah} \end{aligned}\\\hline \end{array}$.

$\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline \textrm{No}&\begin{aligned}&\textrm{Barisan}\\ &\textrm{Geometri} \end{aligned}&\begin{aligned}&\textrm{Deret }\\ &\textrm{Geometri (Ukur)} \end{aligned}&\textrm{Syarat}\\\hline 3&&\begin{aligned}S_{n}&=\displaystyle \frac{a(r^{n}-1)}{r-1}\\ &\textbf{atau}\\ S_{n}&=\displaystyle \frac{a(1-r^{n})}{1-r} \end{aligned}&\begin{aligned}&\textrm{sisipan}\: k\: \textrm{bilangan}\\ &\textrm{misal}\\ &U_{1}\cdots \cdots \cdots U_{m}\\ &\textrm{ingin disisipkan}\: k\: \textrm{bilangan}\\ &\textrm{Rasio baru}=r'=\displaystyle \sqrt[k+1]{\displaystyle \frac{U_{m}}{U_{1}}} \end{aligned}\\\hline \end{array}$.

$\begin{array}{|c|c|c|l|}\hline \textrm{No}&\begin{aligned}&\textrm{Barisan}\\ &\textrm{Geometri} \end{aligned}&\begin{aligned}&\textrm{Deret }\\ &\textrm{Geometri (Ukur)} \end{aligned}&\qquad\textrm{Syarat}\\\hline &\textrm{Deret tak Hingga}&\textrm{Deret tak Hingga}&\textrm{Hubungan}\\ 4&\textrm{Konvergen}&\textrm{Divergen}&\textrm{suku dan jumlah}\\ &S_{\infty }=\displaystyle \frac{a}{1-r},\: \left | r \right |< 1&r\leq -1\: \textrm{atau}\: r\geq 1&\begin{aligned}U_{1}&=S_{1}=a\\ U_{n}&=S_{n}-S_{(n-1)} \end{aligned}\\\hline \end{array}$.

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Tentukan suku ke}-12\: \: \textrm{dari barisan} \\ &\textrm{berikut}\\ &\qquad \qquad 4,\: 1,\: \displaystyle \frac{1}{4},\: \frac{1}{16},\: \cdots \\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\begin{cases} u_{1} & =a=4 \\ r & =\displaystyle \frac{u_{2}}{u_{1}}=\frac{u_{3}}{u_{2}}=\cdots =\frac{1}{4} \end{cases}\\ &\textrm{Untuk mencari suku ke}-12,\: \textrm{maka}\\ &\begin{aligned}u_{12}&=a.r^{(12-1)}=ar^{11}\\ &=4.\left ( \displaystyle \frac{1}{4} \right )^{11}\\ &=4^{1}.4^{-11}=4^{1-11}=4^{-10}\\ &=\color{red}\displaystyle \frac{1}{4^{10}} \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Tentukan jumlah 12 suku pertama} \\ &\textrm{dari}\\ &\qquad \qquad 4+\: 1+\: \displaystyle \frac{1}{4}+\: \frac{1}{16}+\: \cdots +\frac{1}{4^{10}}\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\begin{aligned}S_{n}&=\displaystyle \frac{a(1-r^{n})}{1-r}\\ S_{12}&=\displaystyle \frac{4\left ( 1-\left (\displaystyle \frac{1}{4} \right )^{12} \right )}{1-\displaystyle \frac{1}{4}}\\ &=\displaystyle \frac{4\left ( 1-\left (\displaystyle \frac{1}{4} \right )^{12} \right )}{\displaystyle \frac{3}{4}}\\ &=\color{red}\displaystyle \frac{16}{3}\left ( 1-\left ( \displaystyle \frac{1}{4} \right )^{12} \right ) \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 3.&\textrm{Suatu deret geometri dengan jumlah} \\ &S_{n}=3.2^{n}-1,\: \textrm{maka suku ke}-2022\\ &\textrm{dari deret tersebut adalah}\: ...\: .\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\: \: S_{n}=3.2^{n}-1,\: \: \textrm{maka}\\ &u_{2022}=S_{2022}-S_{2021}\\ &\textrm{Sehingga}\\ &\begin{aligned}u_{2022}&=S_{2022}-S_{2021}\\ &=\left (3.2^{2022}-1 \right )-\left ( 3.2^{2021}-1 \right )\\ &=3.2^{2022}-3.2^{2021}=3.2^{2021}(2-1)\\ &=\color{red}2.3^{2021} \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 4.&\textrm{Diketahui deret geometri dengan}\: \: \displaystyle \frac{u_{4}}{u_{6}}=k \\ &\textrm{dan}\: \: u_{2}\times u_{8}=\displaystyle \frac{1}{k},\: \: \textrm{maka suku pertama}\\ &\textrm{deret geometri ini adalah}\: ...\: .\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\begin{cases} &\displaystyle \frac{u_{4}}{u_{6}}=k \\ &u_{2}\times u_{8}=\displaystyle \frac{1}{k} \end{cases}\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &\begin{aligned}&\displaystyle \frac{u_{6}}{u_{4}}=\frac{ar^{5}}{ar^{3}}=r^{2}=\frac{1}{k}\: \: \textrm{dan}\\ &u_{2}\times u_{8}\\ &=ar\times ar^{7}=a^{2}r^{8}=\left ( ar^{4} \right )^{2}=\frac{1}{k}\\ &\Leftrightarrow \left (u_{5} \right )^{2}=\displaystyle \frac{1}{k}\Leftrightarrow u_{5}=\sqrt{\frac{1}{k}}\\ &\textrm{sehingga}\\ &u_{5}=ar^{4}=a\left ( r^{2} \right )^{2}\Leftrightarrow \: \sqrt{\frac{1}{k}}=a\left ( \frac{1}{k} \right )^{2}\\ &\begin{aligned}a&=k^{2}\times \sqrt{\displaystyle \frac{1}{k}}\\ &=k\times k\times k^{-\frac{1}{2}}\\ &=k\times k^{^{.^{\frac{1}{2}}}}=\color{red}k\sqrt{k} \end{aligned} \end{aligned} \end{array}$.

DAFTAR PUSTAKA

Waji, J., Linggih, S., Syahrudin,Y.R. 1981. Ringkasan Materi IPA. Bandung: GANECA EXACT.

Barisan dan Deret

A. Pola Bilangan

Pola bilangan dalam kaitannya dengan matematika adalah suatu susunan bilangan dengan susunan tertentu.

Perhatikan ilustrasi berikut

Misalkan beberapa kue donat dalam disusun dan dikelompokkan berbentuk persegi sebagaimana ilustrasi berikut

Jika kita cermati susunan susunan kue donat dalam kotak terkecil ke terbesar atau begitu seterusnya pada tiap-tiap terisi sejumlah : 1, 4, 9, 16, 25. Sehingga saat kita rinci

Dapatkan Anda menentukan kelompok kotak berikutnya setelah kotak ke-5, misalnya ketak ke-6, 7, 8, dan seterusnya

Jika kue donat dalam kotak kita tabelkan akan berupa ilustrasi berikut

$\begin{array}{|c|c|c|}\hline \textrm{Kelompok}&\textrm{Kue Donat dalam Kotak}&\textrm{Pola}\\\hline K_{1}&1&1=1\times 1\\\hline K_{2}&4&4=2\times 2\\\hline K_{3}&9&9=3\times 3\\\hline K_{4}&16&16=4\times 4\\\hline K_{5}&25&25=5\times 5\\\hline \vdots &\vdots &\vdots \\\hline K_{\textrm{n}}&?&?=\textrm{n}\times \textrm{n}\\\hline\end{array}$.

Dengan memperhatikan pola yang ada di atas, maka akan dengan mudah kita menentukan isi kotak ke-6, yaitu berisi 6x6 = 36 buah kue donat dean demikian seterusnya.

B. Menemukan Pola Barisan dan Deret suatu Bilangan

Misalkan diberikan susunan bilangan berikut

$\Large\begin{aligned}&\displaystyle \frac{1}{2},\: \frac{1}{6},\: \frac{1}{12},\: \frac{1}{20},\: \frac{1}{30},\cdots ,\frac{1}{9900} \end{aligned}$.

Andai kita tabelkan akan berupa

$\begin{array}{|c|c|c|}\hline \textrm{Suku ke-}&\textrm{Nilai}&\textrm{Pola}\\\hline U_{1}&\displaystyle \frac{1}{2}&\displaystyle \frac{1}{2}=\frac{1}{1\times 2}\\\hline U_{2}&\displaystyle \frac{1}{6}&\displaystyle \frac{1}{6}=\frac{1}{2\times 3}\\\hline U_{3}&\displaystyle \frac{1}{12}&\displaystyle \frac{1}{12}=\displaystyle \frac{1}{3\times 4}\\\hline U_{4}&\displaystyle \frac{1}{20}&\displaystyle \frac{1}{20}=\frac{1}{4\times 5}\\\hline U_{5}&\displaystyle \frac{1}{30}&\displaystyle \frac{1}{30}=\frac{1}{5\times 6}\\\hline \vdots &\vdots &\vdots \\\hline U_{\textrm{99}}&\displaystyle \frac{1}{9900}&\displaystyle \frac{1}{9900}=\displaystyle \frac{1}{99\times 100}\\\hline\end{array}$.

Sehingga dari pola bilangan di atas kita dengan mudah menentukan urutan suku ke-n atau $U_{n}$ yaitu $\displaystyle \frac{1}{n\times (n+1)}$ dan andai kita diminta menentukan besar suku ke-2022 adalah $\displaystyle \frac{1}{2022\times 2023}= \frac{1}{4090506}$.

C. Barisan Aritmetika

Secara definisi barisan aritmetika adalah barisan bilangan di mana beda setiap suku dengan tepat suku setelahnya memiliki selisih tetap.

Sebagai ilustrasinya misalkan $u_{1}=a$, $u_{2}=a+b$, dan untuk suku ke-3 adalah $u_{3}=a+b+b=a+2b$, demikian seterusnya akan selalu ditambahkan $b$ dan selanjutnya nilai $b$=$u_{2}-u_{1}=u_{3}-u_{2}=u_{4}-u_{3}=\cdots $.

Perhatikan ilustrasi berikut

$\begin{aligned}&u_{1}=a\\ &u_{2}=u_{1}+b=u_{1}+b\\ &u_{3}=u_{2}+b=u_{1}+2b\\ &u_{4}=u_{3}+b=u_{1}+3b\\ &u_{5}=u_{4}+b=u_{1}+4b\\ &\vdots \qquad \vdots \\&u_{n}=u_{(n-1)}+b=\color{red}u_{1}+(n-1)b \end{aligned}$.

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

$\begin{array}{ll}\\ 1.&\textrm{Tentukan suku ke-50 dari barisan berikut}\\ &5,-2,-9,-16,\cdots \\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Diketahui bahwa}\\ &\begin{aligned}&\underset{\begin{matrix}\downarrow \\ u_{1} \end{matrix}}{5},\:\underset{\begin{matrix}\downarrow \\ u_{2} \end{matrix}}{-2},\: \underset{\begin{matrix}\downarrow \\ u_{3} \end{matrix}}{-9},\: \underset{\begin{matrix}\downarrow \\ u_{4} \end{matrix}}{-16},\: \cdots ,\: \underset{\begin{matrix}\downarrow \\ u_{n } \end{matrix}}{u_{1}+(n-1)b} \end{aligned}\\ &\textrm{Jelas bahwa}\\ &\begin{aligned}b = &u_{2}-u_{1}=-2-5=\color{red}-7\\ \textrm{ma}&\textrm{ka}\\ U_{50}&=u_{1}+(50-1).(-7)\\ &=5+49.(-7)=5-343\\ &=-338 \end{aligned} \end{array}$.

$\begin{array}{ll}\\ 2.&\textrm{Jika diketahui barisan aritmetika dengan}\\ &\textrm{suku ke}-3=-4\displaystyle \frac{1}{2}\: \: \textrm{dan suku ke}-8=-2\\ &\textrm{Tentukan suku pertama, beda serta rumus}\\ &\textrm{suku ke}-n\\\\ &\textbf{Jawab}:\\ &\textrm{Perhatikan tabel berikut}\\ &\begin{array}{|c|c|}\hline \begin{array}{lll} &u_{3}=-4\displaystyle \frac{1}{2}=a+2b&\\ &u_{8}=-2=a+7b&-\\\hline &-4\displaystyle \frac{1}{2}-(-2)=-5b\\ &-2\displaystyle \frac{1}{2}=-5b\\ &5b=\displaystyle \frac{5}{2}\\ &\: \: b=\color{red}\displaystyle \frac{1}{2} \end{array}&\begin{aligned}u_{3}&=a+2b=-4\displaystyle \frac{1}{2}\\ &\: \: \: \: \: \: a+2\left ( \displaystyle \frac{1}{2} \right )=-4\displaystyle \frac{1}{2}\\ &\: \: \: \: \: \: a+1=-4\displaystyle \frac{1}{2}\\ &\: \: \: \: \: \: a=-4\displaystyle \frac{1}{2}-1\\ &\: \: \: \: \: \: a=\color{red}-5\displaystyle \frac{1}{2}\\ \end{aligned}\\\hline \end{array}\\ &\textrm{maka}\: \: u_{n}=a+(n-1)b\\ &\begin{aligned}u_{n}&=-5\displaystyle \frac{1}{2}+(n-1).\displaystyle \frac{1}{2}\\ &=-5\displaystyle \frac{1}{2}+\displaystyle \frac{1}{2}n-\frac{1}{2}=\color{red}\displaystyle \frac{1}{2}n-6\\ \end{aligned} \end{array}$.

D. Deret Aritmetika

Jika pada barisan aritmetika di atas dijumlahkan semua sukunya, maka akan terbentuklah sebuah deret hitung yang selanjutnya adalah nama lain dari deret aritmetika

$\begin{aligned}S_{n}&=a+(a+b)+(a+2b)+(a+3b)+\cdots \\ \end{aligned}$.

dan

$\begin{array}{llll}S_{n}&=a+(a+b)+(a+2b)+\cdots+a+(n-1)b\\ S_{n}&=a+(n-1)b+\cdots+(a+2b)+(a+b)+a&+\\\hline 2S_{n}&=2a+(n-1)b+\qquad\cdots \qquad+2a+(n-1)b\\ 2S_{n}&=n(2a+(n-1)b)\\ S_{n}&=\displaystyle \frac{n}{2}(2a+(n-1)b)\qquad \textbf{atau}\\ S_{n}&=\displaystyle \frac{n}{2}(a+a+(n-1)b)=\frac{n}{2}(u_{1}+u_{n}) \end{array}$.

$\LARGE\colorbox{yellow}{CONTOH SOAL}$.

Pada contoh soal no.1 di atas tentukanlah jumlah 50 suku pertema deret aritmetika tersebut

Jawab:

$\begin{aligned}\textrm{Dik}&\textrm{etahui}\\ S_{50}&=5+(-2)+(-9)+(-16)+\cdots +(-338)\\ \textrm{De}&\textrm{ngan}\: \: S_{n}=\displaystyle \frac{1}{2}n(u_{1}+u_{n})\\ S_{50}&=\displaystyle \frac{1}{2}.50.(5+(-338))\\ &=25.(-333)\\ &=\color{red}-8325 \end{aligned}$.

Sebagai rangkumannya perhatikan tabel berikut terkait barisan dan deret aritmetika

$\begin{array}{|c|l|l|l|}\hline \textrm{No}&\textrm{Barisan Aritmetika}&\textrm{Deret Aritmetika (Hitung)}&\textrm{Syarat}\\\hline 1&\begin{aligned}&U_{1},U_{2},U_{3},U_{4},...\\ &\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &U_{1},U_{2},U_{3},\cdots \\ &\textrm{disebut suku-suku}\\ &\textrm{dan}\: \: U_{1}=a=\\ &\textrm{suku pertama} \end{aligned}&\begin{aligned}&U_{1}+U_{2}+U_{3}+U_{4}+...\\ &\\ &\textrm{Selanjutnya}\\ &U_{1},U_{2},U_{3},\cdots \\ &\textrm{disebut suku-suku}\\ &\textrm{dan}\: \: U_{1}=a=\\ &\textrm{suku pertama} \end{aligned} &\begin{aligned}\textrm{Beda}=b&=U_{2}-U_{1}\\ &=U_{3}-U_{2}\\ &=U_{4}-U_{3}\\ &=\cdots \\ &=U_{n}-U_{(n-1)}\\ &\\ & \end{aligned}\\\hline 2&U_{n}=a+(n-1)b&U_{n}=a+(n-1)b&\begin{aligned}U_{t}&=\displaystyle \frac{U_{1}+U_{n}}{2}\\ &=\textrm{Suku tengah} \end{aligned}\\\hline 3&&S_{n}=\displaystyle \frac{1}{2}n\left ( a+U_{n} \right )&\begin{aligned}&\textrm{sisipan}\: k\: \textrm{bilangan}\\ &\textrm{misal},\\ &U_{1}\cdots \cdots \cdots U_{m}\\ &\textrm{ingin disisipkan}\: k\: \textrm{bilangan}\\ &\textrm{beda baru}=b'=\displaystyle \frac{U_{m}-U_{1}}{k+1} \end{aligned}\\\hline \end{array}$

DAFTAR PUSTAKA

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. 2013. Matematika Kelas X. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Susanto, D., dkk. 2021. Matematika untuk SMA/SMK Kelas X. Klaten: MACANANJAYA CEMERLANG.